New Super Wood Beats Metals in Feats of Strength

Ao mergulhar a madeira numa mistura de químicos e depois comprimi-la e aquecê-la, os pesquisadores criaram um material que é mais forte que o aço, escreve Sid Perkins for Scientific American.

Os cientistas de materiais trabalham há décadas – apertando a madeira, resfriando-a e passando-a por rolos, tratando-a com amônia ou vapor – tudo em nome da criação de um material forte e resistente feito a partir de um recurso relativamente renovável. A nova madeira é três vezes mais densa que a madeira natural e 12 vezes mais forte, os pesquisadores relatam em um novo estudo publicado na revista Nature.

“Madeiras macias como pinheiro ou balsa, que crescem rápido e são mais amigáveis ao meio ambiente, poderiam substituir madeiras de crescimento mais lento, mas mais densas como teca, em móveis ou edifícios”, diz Liangbing Hu, um cientista de materiais da Universidade de Maryland, College Park e um dos autores do estudo, de acordo com um comunicado de imprensa.

Outros métodos de “densificação” da madeira produzem materiais que tendem a se expandir de volta ao seu tamanho e forma originais quando a umidade atinge, diz Perkins. A nova abordagem melhora a madeira de uma forma que seja resistente à umidade, criando um resultado final mais uniforme e denso.

“Este tipo de madeira poderia ser usado em carros, aviões, edifícios – qualquer aplicação onde o aço seja usado”, diz Hu a David Grossman, relatando para a Popular Mechanics. Arranha-céus do futuro poderiam até ser construídos com madeira.

O processo começa com a imersão da madeira em um banho de hidróxido de sódio e sulfato de sódio. Estes dois químicos trabalham juntos para remover parcialmente a lignina e a hemicelulose, dois polímeros que tornam as paredes celulares das plantas rígidas. Criticamente, os químicos deixam a maior parte da celulose, um terceiro polímero, intacta. As paredes celulares da madeira tornam-se menos rígidas e mais porosas. Em seguida, o pesquisador pressionou a madeira enquanto a aquece a cerca de 100 graus Celsius. A madeira tem muitos canais naturais chamados lumina que percorrem a direção do crescimento. Estes canais e paredes celulares colapsam durante a parte do processo de aquecimento e compressão e novas ligações de hidrogênio se formam entre moléculas de celulose, endurecendo o material.

O resultado final, como visto sob um microscópio, são camadas de madeira empacotadas próximas umas das outras, os pesquisadores relatam em seu papel. O material final é cerca de um quinto da espessura do seu tamanho original, mas três vezes a densidade.

Os investigadores submeteram então a sua madeira densificada a uma bateria de testes para medir as suas propriedades mecânicas. Eles testaram a sua capacidade de suportar uma carga. Testaram a sua rigidez, a sua resistência à tracção (resistência às forças de tracção), e a sua capacidade de flexão. No geral, o resultado foi um pedaço de madeira áspero e tombado. Num teste de humidade, a madeira só inchou cerca de 8,4%, mantendo-se resistente.

Tambem dispararam um projéctil de aço contra a madeira com uma pistola de ar balística. Cinco camadas do material juntas pararam uma bala movendo-se à velocidade que um carro poderia estar antes de uma colisão, relata Mark Zastrow para a Natureza.

Os resultados foram impressionantes, mas não o suficiente para convencer alguns especialistas. Zastrow falou com Fred Kamke da Universidade Estadual do Oregon, que não estava envolvido na nova pesquisa. Kamke apontou que 24 camadas de madeira de choupo densificada foram capazes de deter uma bala de 9mm de velocidade disparada a 25 pés sem precisar de tratamento químico. “Esses outros métodos são provavelmente muito menos caros do que uma fervura de sete horas em uma solução cáustica”, diz ele.

Mas Hu e seus colegas estão avançando com sua “super madeira”, relata Stu Borman para Química & Engineering News. Uma empresa spin-off chamada Inventwood espera comercializar a tecnologia e ver um futuro de veículos, aviões, contêineres de embarque, pisos, armaduras e mais construídos com madeira cozida, tratada e comprimida que é mais forte que o aço.